De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

POLYMEREN of : “Kunststoffen” … of : “Plastics”...

Verwante presentaties


Presentatie over: "POLYMEREN of : “Kunststoffen” … of : “Plastics”..."— Transcript van de presentatie:

1 POLYMEREN of : “Kunststoffen” … of : “Plastics”...

2 Polymeren zWat / Naam ? polymeras xGr.: poly (veel) + meras (delen) x= “stoffen die bestaan uit lange ketens van zich herhalende moleculaire groepen” (monomeren) xMeeste monomeren : stam van C-atomen (--> organische stoffen)

3 Polymeren zWat / Naam ? zVoorbeeld : poly-ethyleen (poly-etheen) Notatie van een Polyethyleen-molecuul

4 Polyethyleen-molecuul Atoomstructuur buitenste atoomschil van C-atoom bevat 4 elektronen --> kan nog 4 elektronen opnemen Aan beide kanten van etheen- molecuul ander etheen molecuul --> Ontstaan lange keten Fysische structuur Erg lange ketens --> verward & verstrengeld --> meer of minder “kristallijn”, of “amorf”

5 Polymeren zWat / Naam ? zVoorbeeld : poly-ethyleen (poly-etheen) zVergelijking met andere materialen xAtomen binnen monomeer : zeer sterk aan elkaar gebonden (meestal covalent) xBinding tussen aaneengeregen monomeermoleculen (= binnen polymeerketen): ook covalent xPolymeren met lange ketenmoleculen : normaliter zwakker dan keramieken of metalen : Onderling slechts aan elkaar gebonden door zwakke elektrostatische krachten (“Vanderwaalskrachten”) Onder belasting : ketens uit elkaar glijden !... => versteviging (diverse mogelijkheden : vulstoffen, vertakte keten, “cross- links”,...)

6 Polymeren z“Polymeren” : ook natuurlijk Ook dierlijke eiwitten = polymeren Ook : dennen-hars, schellak, natuurrubber cellulosemoleculenHout = ketens cellulosemoleculen, aan elkaar gehouden door een ander natuurlijk polymeer z“Kunststof” = polymeer met allerlei toevoegingen z“Plastic” : plastisch, kneedbaar

7 Polymerisatie-reacties (1) Additiepolymerisatie : de moleculen worden achter elkaar gekoppeld, als kralen aan een ketting De dubbele binding verdwijnt. Uitgangsmateriaal = monomeer in oplossing, emulsie, dampvorm, of gewoon onverdunde vloeistof Schakels in polymeer : zelfde chemische samenstelling als monomeermolecuul

8 Polymerisatie-reacties (2) Condensatie- polymerisatie : een nieuw molecuul hecht zich aan een ander molecuul tijdens de vormingsreactie want de moleculen hebben geen dubbele binding Schakels in polymeer : andere chemische samenstelling dan uitgangsmaterialen Vorming van bijprodukt (water / “condensatie”) Nylon-6,6

9 Polymerisatie-reacties (3) BIJZONDERE GEVALLEN : Polyadditie : (combinatie 1 & 2) condensaat wordt ook in de keten opgenomen op een andere plaats Cross-linking : vorming van sterke chemische bruggen (‘cross-links’ / dwarsverbindingen) tussen de ketens Materiaal dat ontstaat is in feite één macromolecuul Vb.: Epoxyharsen

10 Polyvinylchoride / Polypropyleen Basis : C 2 H 4 (ethyleen) Vervang één H door Cl --> Polyvinylchloride (PVC) Vervang H door CH 3 --> Polypropyleen (PP)

11 Co-polymerisatie A = monomeer met chemische samenstelling A B = monomeer met chemische samenstelling B = Polymerisatiereactie waarbij polymeerketting ontstaat die (twee) verschillende monomeren bevat één van beide bouwstenen uitsluitend in hoofdketen, andere in zijketen atactisch (onregelmatige plaatsing) isotactisch (zijgroepen steeds aan zelfde kant) syndiotactisch (zijgroepen alternerend aan hoofdketen) +/- onbeperkte waaier eigenschappen & Katalysatoren --> +/- onbeperkte waaier eigenschappen hoofdketen zonder bijketens Blz. 262

12 T g : “Glasovergangstemperatuur” - “Glastemperatuur” z= “glaspunt” ; “glas-rubber-overgangstemperatuur”, verwekingstemperatuur”; = temperatuur waarbij polymeer verweekt zBij T > T g : xamorf polymeer = rubberachtige “vloeistof” xketens kunnen over elkaar glijden (vloeien; “plastic”) zBij T < T g : xmateriaal = vaste, glasachtige stof zHeterogeen Mengsel : beide componenten hebben eigen T g

13 Tg Soorten Polymeren (1) Thermoplasten, Thermoharders, Rubbers “rubbertraject” Indeling op basis van temperatuur-afhankelijk gedrag : Thermoplasten: verweken (plastisch) bij hogere temperatuur Rubbers, elastomeren: bij kamertemperatuur al verweekt Thermoharders: niet verweekt (of zelfs verhardt) bij hogere temperatuur. Bij te hoge temperatuur--> ontleding

14 Soorten Polymeren (2) Thermoplasten, Thermoharders, Rubbers

15 A.Thermoplasten zWat ? : lange keten moleculen met zwakke bindingen tussen ketens; verweken en evt. smelten bij verwarming zStructuur : Amorf of Kristallijn zTemperatuur effecten : yAmorfe zones worden visceuze vloeistoffen boven Tg (vergelijkbaar met gelatine) yKristallijne zones slaan rubberfase over en smelten bij Tsmelt. VdW-bindingen breken allemaal tegelijk zEigenschappen : yMakkelijk (her-)vormbaar / recycleerbaar boven Tg yGebruik normaliter beperkt tot matige temperaturen yVerhoging kristalliniteit verhoogt sterkte en stijfheid, verlaagt geleidbaarheid zVoorbeelden : yPolyethyleen (PE), polyvinylchloride (PVC) Amorf Semi-kristallijn

16 B. Thermoharders zWat ? : 3-dimensionaal netwerk van ketens met vele cross-links, welk na vorming en verwarming de 3-D structuur zal behouden zStructuur : normaliter Amorf zTemperatuur effecten : y(Lichte) verweking boven Tg (glastemperatuur); maar blijft een vaste stof yBij hoge temperatuur : ontleding, verkoling,... zEigenschappen : yHard, zeker beneden Tg yKan tegen vervorming onder belasting yHogere temperatuur capaciteiten dan thermoplastics zVoorbeelden : yFenolen, Expoxyharsen Cross-linking structuur

17 C. Elastomeren (incl. rubbers) zWat ? : Capaciteit tot zeer grote elastische vervorming (> 100%), maar terugkeer tot originele vorm na wegnemen belasting zStructuur : Lange ketens, met enkele cross-links tussen ketens zTemperatuur effecten : yBros beneden Tg (glastemperatuur) yErg elastisch boven Tg zEigenschappen : yNaarmate cross-link dichtheid toeneemt stijgen sterkte en stijfheid, doch daalt ductiliteit zVoorbeelden : yNatuurrubber (poly-isopreen), Siliconen ‘S’ cross-linking bij Natuurrubber

18 Soorten Polymeren (2) Indeling volgens Chemische Samenstelling

19 zLineaire polymeren zVertakte polymeren zCross-linking zKetenverstijving zToevoegmaterialen Versterkingsmethoden zLange dunne ketens; met elkaar verstrengeld, doch afzonderlijke polymeerketens zBindingskrachten = xvanderwaalskrachten xwaterstofbinding xinteractie tussen polaire groepen zBuiging = rond C-’bolscharnieren’ zHoge hogere polymerisatie-graad grotere trek- & druk-sterkte zBuigzaamheid = afhank. van mate van vervlochten zijn + van onderlinge oriëntatie in ruimte (kristallijn / amorf)

20 zLineaire polymeren zVertakte polymeren zCross-linking zKetenverstijving zToevoegmaterialen Versterkingsmethoden zVeel sterker vervlochten polymeer- ketens z--> Grotere stijfheid zSpeciale katalysatoren en bijzondere procestechnieken voor bevordering vertakkingen zN.B.: Veel elastomeren na vulkanisatie hebben vertakte structuur.

21 zLineaire polymeren zVertakte polymeren zCross-linking zKetenverstijving zToevoegmaterialen Versterkingsmethoden z‘Cross-links’ = chemische brug- verbindingen (H-brug / S-brug) zKetens die zich tijdens polymerisatie- reactie met elkaar verbinden zStructuur = zeer sterk & stijf zMeer cross-links : xgrotere stijfheid xminder chemisch oplosbaar xniet of minder hersmeltbaar zThermoharders

22 zLineaire polymeren zVertakte polymeren zCross-linking zKetenverstijving zToevoegmaterialen Versterkingsmethoden zKetenstijfheid door substitutie met omvangrijke moleculaire groepen zVoorbeeld : PS (polystyreen)

23 zLineaire polymeren zVertakte polymeren zCross-linking zKetenverstijving zToevoegmaterialen Versterkingsmethoden zVulstoffen in plastics yhout, asbest, zand, glas yrol = eigenschappen als treksterkte en hardheid verbeteren z Weekmakers yAantrekkende krachten tussen ketens nemen af ySmeermiddel zOverig yandere doel dan mech. eig.-schappen yanti-oxidantia, UV-absorbers, kleur- stoffen, vlamvertragende middelen, cross- link middelen

24 Fabricagetechnieken (1) Spuitgieten Persen

25 Fabricagetechnieken (2) Blazen Extrusie

26 Composieten zComposiet = 2 of meer materialen gecombineerd tot een nieuw materiaal met andere eigenschappen dan de afzonderlijke componenten zNatuurlijke composieten : bv. hout zKunstmatige composieten xwapeningsmateriaal xvulstoffen xdeklagen zvb.: triplex, multiplex


Download ppt "POLYMEREN of : “Kunststoffen” … of : “Plastics”..."

Verwante presentaties


Ads door Google